Inverse Parameter Identification for Multilinear Cohesive Laws
Author
Martos Sanchez, Mario Javier
Term
4. term
Education
Publication year
2017
Submitted on
2017-06-02
Pages
128
Abstract
Dette speciale præsenterer en praktisk metode til at bestemme brudrelaterede parametre til numerisk modellering af delamination (adskillelse mellem lag) i kompositmaterialer. Tilgangen bygger på invers parameteridentifikation: vi kører en parametrisk finite element-model (en numerisk teknik, der opdeler en struktur i små elementer) med en cohesive zone-model (en måde at beskrive, hvordan en grænseflade åbner og glider), og justerer parametrene, indtil den simulerede respons matcher målinger fra et fysisk forsøg. Uoverensstemmelsen, residualet, defineres som forskellen mellem udvalgte responser i simuleringen og i forsøget, og parametrene findes ved at minimere dette residual med optimering. Revnevækst modelleres med brugerdefinerede interfaceelementer i ANSYS. Til disse elementer udvikles en mixed-mode (kombineret åbning og forskydning) multilineær cohesive lov. Fordi optimeringen afhænger af, hvad vi beder den om at tilpasse, bruges der betydelig indsats på at formulere en egnet målfunktion (det kriterium, som optimeringen forsøger at minimere). Først baseres målfunktionen på globale strukturelle responser, og dernæst undersøges det, om lokale målinger fra frakturprocesszonen kan forbedre identifikationen. Motivationen er at reducere almindelige antagelser i karakterisering af cohesive zone-parametre, øge den praktiske anvendelighed ved ikke at begrænse tilgangen til kuponforsøg, og udnytte mest mulig information fra få, men kostbare, eksperimenter.
This thesis presents a practical method to identify fracture-related parameters for numerically modelling delamination (separation between layers) in composite materials. The approach uses inverse parameter identification: we run a parametric finite element model (a numerical technique that splits a structure into small elements) with a cohesive zone model (a way to represent how an interface opens and slides), and adjust the parameters until the simulated response matches measurements from a physical experiment. The mismatch, or residual, is defined as the difference between selected responses in the simulation and in the test, and we find the parameters by minimizing this residual using optimization. Crack growth is represented with user-defined interface elements implemented in ANSYS. For these elements, we develop a mixed-mode (combined opening and sliding) multilinear cohesive law. Because the optimization depends on what we ask it to fit, we devote significant effort to defining a suitable objective function (the criterion the optimization tries to minimize). We first base the objective function on global structural responses, and then investigate whether adding local measurements from the fracture process zone improves the identification. The motivation is to reduce common assumptions in characterizing cohesive zone parameters, broaden practical applicability by not limiting the approach to coupon tests, and extract as much information as possible from few but costly experiments.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents